(57)【要約】【課題】連続鋳造−圧延直結工程において、優れた穴拡げ性のような高バーリング鋼の固有の特性を確保すると共に、鋼板の幅方向及び長さ方向の材質ばらつきを大幅に低減させた、表面品質に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｍｎ：１．０〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．００１〜０．５％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１２％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物からなり、微細組織は、面積分率で、フェライトを６０乃至９０％、ベイナイトを５乃至３５％、及びＭＡ（マルテンサイト／オーステナイト）を５％以下含むことを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０２乃至０．０６％、Ｍｎ：１．０乃至２．０％、Ｓｉ：０．１乃至０．３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．００１乃至０．５％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．００１乃至０．１％、Ｎｂ：０．００１乃至０．０３％、Ｎ：０．００１乃至０．０１２％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物からなり、
微細組織は、面積分率で、フェライトを６０乃至９０％、ベイナイトを５乃至３５％、及びＭＡ（マルテンサイト／オーステナイト）を５％以下含むことを特徴とする材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項２】
前記熱延鋼板は、トランプ元素としてＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＰｂのうち１以上を含み、その合計が０．２質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項３】
前記熱延鋼板は、下記関係式１におけるＣｅｑが０．１０乃至０．２４であることを特徴とする請求項１に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板。
関係式１：Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋３Ｓ
（前記関係式１における各元素記号は、各元素の含有量を質量％で表した値である。）
【請求項４】
前記フェライトの結晶粒は、円相当直径で測定した平均サイズが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項５】
前記熱延鋼板は、円相当直径で測定した平均サイズが３０ｎｍ以下である（Ｔｉ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）析出物を５乃至３０個／μｍ２含むことを特徴とする請求項１に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項６】
前記熱延鋼板の厚さは３．０ｍｍｔ以下であることを特徴とする請求項１に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項７】
前記熱延鋼板は、引張強度が５９０ＭＰａ以上であり、穴拡げ性が８０％以上であり、引張強度の材質ばらつきが１０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板。
【請求項８】
質量％で、Ｃ：０．０２乃至０．０６％、Ｍｎ：１．０乃至２．０％、Ｓｉ：０．１乃至０．３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．００１乃至０．５％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．００１乃至０．１％、Ｎｂ：０．００１乃至０．０３％、Ｎ：０．００１乃至０．０１２％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物からなる溶鋼を厚さ５０乃至１５０ｍｍの薄スラブに連続鋳造する段階と、
前記連続鋳造された薄スラブのエッジ部の温度が９００乃至１０００℃になるように加熱する段階と、
前記加熱された薄スラブに冷却水を１５０ｂａｒ以上の圧力で噴射してスケールを除去する段階と、
前記スケールが除去された薄スラブを粗圧延してバープレートを得る段階と、
前記バープレートを、５０乃至１００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第１列及び５０乃至２００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第２列を順次に通過させてスケールを除去する段階と、
前記スケールが除去されたバープレートをＡｒ１乃至Ａｒ３の温度範囲で仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、
前記熱延鋼板を冷却する段階と、
前記冷却された熱延鋼板を３００乃至５００℃で巻取る段階と、を含み、
前記各段階は連続的に行われることを特徴とする材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【請求項９】
前記溶鋼は、トランプ元素としてＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＰｂのうち１以上を含み、その合計が０．２質量％以下であることを特徴とする請求項８に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記溶鋼は、下記関係式１におけるＣｅｑが０．１０乃至０．２４であることを特徴とする請求項８に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
関係式１：Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋３Ｓ
（前記関係式１における各元素記号は、各元素の含有量を質量％で表した値である。）
【請求項１１】
前記連続鋳造の鋳造速度は５．０ｍｐｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記粗圧延は、バープレートの厚さが１０乃至４０ｍｍになるように行うことを特徴とする請求項８に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記仕上げ圧延は、通板速度が２００乃至６００ｍｐｍであり、熱延鋼板の厚さが３．０ｍｍｔ以下になるように行うことを特徴とする請求項８に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記は、ＴＦｉｎ３００℃からＴＦｉｎ５０℃の冷却終了温度まで空冷した後、巻取温度まで弱冷却バンクを用いて冷却することを特徴とする請求項８に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
（前記ＴＦｉｎは仕上げ圧延終了温度を意味する。）
【請求項１５】
巻取られた前記熱延鋼板を酸洗処理してＰＯ材を得る段階を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法に係り、より詳しくは、高バーリング鋼の固有の特性を確保すると共に、鋼板の幅方向及び長さ方向における材質ばらつきを大幅に低減させた表面品質に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の新しい鉄鋼の製造工程である、いわゆる、薄スラブを用いた製造工程（ミニミル工程）は、工程の特性上、ストリップの幅方向及び長さ方向における温度偏差が小さいので、材質ばらつきが良好な変態組織鋼を製造することができる潜在能力を持った工程として注目を浴びている。
【０００３】
図１は従来のミニミル工程を示した図である。
図１に示すように、特許文献１に示された引張強度５９０ＭＰａ級の高強度熱延高バーリング鋼を製造するミニミル工程のミニミル鋼板の製造方法は、連続鋳造機１０で厚さ５０〜１５０ｍｍの薄スラブａを製造し、粗圧延機２０で一定の厚さ以下のバープレート（ｂａｒ  ｐｌａｔｅ）に圧延した後、連続鋳造速度と圧延速度の差を補償するために、仕上げ圧延機５０の前に配置されるコイルボックス４０に巻き取ってから仕上げ圧延工程に入る。その後、仕上げ圧延機５０で所望の最終厚さ（３．０ｍｍｔ以上）に圧延し、ＲＯＴ（Ｒｕｎ  Ｏｕｔ  Ｔａｂｌｅ、以下、「ランアウトテーブル」と記す）６０により冷却した後、巻取機７０で巻取って鋼板を生産する。
【０００４】
しかし、特許文献１に従って鋼板を製造する場合には、３つの大きな問題点がある。
第一の問題点は、粗圧延過程で圧延したバープレートをコイルボックスに巻き取る際に、コイルボックスに挟まる部分は、温度が急激に低下してスケール剥離性が低下し、表面品質が低下する点である。
【０００５】
第二の問題点は、従来のミニミル工程では、最終鋼板の厚さを３．０ｍｍｔ以下にすることが難しい点である。即ち、従来のミニミル工程では、バープレートがコイルボックスに巻き取られた後に解かれるバッチ式（ｂａｔｃｈ  ｔｙｐｅ）を用いるため、一つの鋼板を生産する度にこのプロセスを行わなければならなくなり、結局、仕上げ圧延時の鋼板の直進性及び通板性がよくない上に板破断の発生可能性が非常に高く、３．０ｍｍｔ以下の鋼板を製造することが難しくなる点である。
【０００６】
第三の問題点は、連続鋳造機で製造した薄スラブが粗圧延機まで移動する間に、かかる薄スラブを再加熱する工程がないため、エッジ部の表面温度が８００℃以下に急激に落ちるようになる。通常、高強度熱延高バーリング鋼は、析出物生成元素であるＮｂ、Ｖ、Ｔｉなどの成分が多く添加されるため、エッジ部の温度が低いと、高温延性の低下が原因となってエッジ部に欠陥が発生する可能性が非常に高くなる点である。
【０００７】
従って、上述した問題点を解決することができる製造工程を開発することが求められているのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１２−００４９９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、連続鋳造−圧延直結工程において、優れた穴拡げ性のような高バーリング鋼の固有の特性を確保すると共に、鋼板の幅方向及び長さ方向における材質のばらつきを大幅に減少させた、表面品質に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
一方、本発明の課題は、上記の内容に限定されない。本発明の課題は、本明細書の内容全般から理解することができ、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の追加的な課題を明確に理解するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面は、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｍｎ：１．０〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．００１〜０．５％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１２％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物からなり、微細組織は、面積分率で、フェライトを６０〜９０％、ベイナイトを５〜３５％、及びＭＡ（マルテンサイト／オーステナイト）を５％以下含む、材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板に関する。
【００１２】
また、本発明の他の一側面は、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｍｎ：１．０〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．００１〜０．５％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１２％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物からなる溶鋼を、厚さ５０〜１５０ｍｍの薄スラブに連続鋳造する段階と、上記連続鋳造された薄スラブのエッジ部の温度が９００〜１０００℃になるように加熱する段階と、上記加熱された薄スラブに冷却水を１５０ｂａｒ以上の圧力で噴射してスケールを除去する段階と、上記スケールが除去された薄スラブを粗圧延してバープレートを得る段階と、上記バープレートを、５０〜１００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第１列及び５０〜２００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第２列を順次に通過させてスケールを除去する段階と、上記スケールが除去されたバープレートをＡｒ１〜Ａｒ３の温度範囲で仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板を冷却する段階と、上記冷却された熱延鋼板を３００〜５００℃で巻取る段階と、を含み、上記各段階が連続的に行われる材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法に関する。
【００１３】
なお、上記した課題の解決手段は、本発明の全特徴を列挙したものではない。本発明の様々な特徴並びにそれに伴う利点及び効果は、以下の具体的な実施形態を参照して、より詳細に理解できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、連続鋳造−圧延直結工程において、連続圧延モードを用いることにより、穴拡げ性のような高バーリング鋼に固有の特性を確保すると共に、鋼板の幅方向及び長さ方向における材質ばらつきを大幅に減少させて、実収率に優れ、厚さが３．０ｍｍｔ以下である高強度熱延鋼板を製造することができるという効果を奏する。
【００１５】
また、本発明によって製造される熱延鋼板は、薄物（３．０ｍｍｔ以下）であり、エッジ部及び表面のスケール品質が良好であるから、一般の熱延酸洗工程を用いて高度なＰＯ材の製造が可能となり、その結果、熱延厚物材（３．０ｍｍｔ超過）のみを生産することができた従来のミニミル工程と異なって、価格競争の面で優れ、且つ付加価値を遥かに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のミニミル工程を示した図である。
【図２】本発明による連続鋳造−圧延直結工程を示した図である。
【図３】発明例１のＰＯ材のコイル先端部の表面を撮影した写真である。
【図４】比較例３のＰＯ材のコイル先端部の表面を撮影した写真である。
【図５】発明例１の微細組織を光学顕微鏡で撮影した写真である。
【図６】比較例３の微細組織を光学顕微鏡で撮影した写真である。
【図７】発明例１の微細組織を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、いくつかの他の形態に変形することができ、本発明の範囲が以下に記述する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野において平均的な知識を有する者に本発明を更に完全に説明するために提供されるものである。
【００１８】
本発明者らは、従来のミニミル工程では薄物（３．０ｍｍｔ以下）の熱延鋼板を生産することが難しく、エッジ部の欠陥や表面品質の低下などの問題が発生する可能性があることを認識し、これを解決するために深く研究した。
【００１９】
その結果、連続鋳造−圧延直結工程において連続圧延モードを用いて製造工程を精密に制御することにより、穴拡げ性のような高バーリング鋼の固有の特性を確保すると共に、鋼板の幅方向及び長さ方向における材質ばらつきを大幅に低減させ、実収率が優れ、厚さが３．０ｍｍｔ以下である高強度熱延鋼板を提供できることを確認し、本発明を完成させた。
【００２０】
以下、本発明の一側面による材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板について詳細に説明する。
【００２１】
本発明の一側面による材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０６％、Ｍｎ：１．０〜２．０％、Ｓｉ：０．１〜０．３％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：０．００１〜０．５％、Ａｌ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．００１〜０．１％、Ｎｂ：０．００１〜０．０３％、Ｎ：０．００１〜０．０１２％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物からなり、微細組織は、面積分率で、フェライトを６０〜９０％、ベイナイトを５〜３５％、及びＭＡ（マルテンサイト／オーステナイト）を５％以下含む。
【００２２】
まず、本発明の合金組成について詳細に説明する。以下、各元素の含有量の単位は質量％である。
【００２３】
Ｃ：０．０２〜０．０６％
炭素（Ｃ）は、炭化物を形成するか、又はフェライトに固溶されて強度を増加させる元素である。
Ｃの含有量が０．０２％未満の場合は、本発明で目標とする強度を確保することが難しくなり得る。これに対し、Ｃの含有量が０．０６％を超えると、高速連続鋳造によって合金鋼が製造されるため溶鋼流出が発生することがあり、不均一な厚さの凝固セルが形成されて、操業事故を誘発することがある。従って、Ｃの含有量は、０．０２〜０．０６％であることが好ましい。
【００２４】
Ｍｎ：１．０〜２．０％
マンガン（Ｍｎ）は、フェライトの形成を抑制し、オーステナイトの安定性を高めることで、低温変態相の形成を容易にして鋼の強度を増加させる元素である。
Ｍｎの含有量が１．０％未満の場合は、本発明で目標とする強度を確保することが難しくなり得る。これに対して、Ｍｎの含有量が２．０％を超えると、溶接性、熱間圧延性などが劣化する可能性がある。従って、Ｍｎの含有量は、１．０〜２．０％であることが好ましい。
【００２５】
Ｓｉ：０．１〜０．３％
ケイ素（Ｓｉ）は、フェライト固溶を強化すると共に、炭化物の形成を抑制して、残留オーステナイトの安定性を高めることで、鋼板の延性を増加させる元素である。
Ｓｉの含有量が０．１％未満の場合は、上述した効果を十分に確保することが難しくなり得る。これに対し、Ｓｉの含有量が０．３％を超えると、鋼板の表面に赤スケールが生成し、その結果、酸洗後の鋼板表面に痕跡が残留して表面品質が低下する可能性がある。従って、Ｓｉの含有量は、０．１〜０．３％であることが好ましい。
【００２６】
Ｐ：０．０２５％以下
リン（Ｐ）は、不純物として結晶粒界及び／又は相間粒界に偏析されて脆性を誘発することがある。従って、その含有量をできるだけ低く制御する必要があり、０．０２５％以下に制御することが好ましい。
【００２７】
Ｓ：０．０１％以下
硫黄（Ｓ）は、不純物として鋼中に非金属介在物であるＭｎＳを形成し、連続鋳造凝固中に偏析されて高温クラックを誘発することがある。従って、その含有量をできるだけ低く制御する必要があり、０．０１％以下に制御することが好ましい。
【００２８】
Ｃｒ：０．００１〜０．５％
クロム（Ｃｒ）は、硬化能を増加させて鋼の強度を増加させる元素である。
Ｃｒの含有量が０．００１％未満の場合は、上述した効果が不十分となり得る。これに対し、Ｃｒの含有量が０．５％を超えると、鋼板の延性が低下するという問題がある。従って、Ｃｒの含有量は、０．００１〜０．５％であることが好ましい。
【００２９】
Ａｌ：０．０５％以下
アルミニウム（Ａｌ）は、鋼板の表面に濃化されてメッキ性を悪くすることもある一方で、炭化物の形成を抑制して鋼の延性を増加させる。一方、鋼中のアルミニウム（Ａｌ）は、窒素（Ｎ）と反応してＡｌＮを析出させるが、薄スラブの製造時にかかる析出物が析出されると鋳片の冷却条件においてスラブクラックを誘発して鋳片又は熱延鋼板の品質を低下させることがある。
従って、その含有量をできるだけ低く制御する必要があり、０．０５％以下に制御することが好ましい。
【００３０】
Ｔｉ：０．００１〜０．１％
チタン（Ｔｉ）は、析出物及び窒化物の形成元素として鋼の強度を増加させる元素である。
Ｔｉの含有量が０．００１％未満の場合は、上述した効果が不十分となり得る。これに対し、Ｔｉの含有量が０．１％を超えると、製造コストが上昇し、フェライトの延性を低下させる可能性がある。従って、Ｔｉの含有量は、０．００１〜０．１％であることが好ましい。
【００３１】
Ｎｂ：０．００１〜０．０３％
ニオブ（Ｎｂ）は、炭化物を形成して、高温でオーステナイト結晶粒を微細化する元素である。また、フェライトに固溶されて強度を増加させる。
Ｎｂの含有量が０．００１％未満の場合は、上述した効果が不十分となり得る。これに対し、Ｎｂの含有量が０．０３％を超えると、過多なＮｂＣ、（Ｔｉ，Ｎｂ）ＣＮなどを形成して連続鋳造スラブの高温又は低温脆性を誘発し、熱延鋼板のエッジ部の欠陥をもたらすことがある。従って、Ｎｂの含有量は、０．００１〜０．０３％であることが好ましい。
【００３２】
Ｎ：０．００１〜０．０１２％
窒素（Ｎ）は、オーステナイト安定化元素であると同時に窒化物形成元素である。
Ｎの含有量が０．００１％未満の場合は、上述した効果が不十分となり得る。これに対し、Ｎの含有量が０．０１２％を超えると、析出物形成元素と反応して析出強化の効果を増加させる一方で、延性の急激な低下を招くこともある。
従って、Ｎの含有量は、０．００１〜０．０１２％であることが好ましい。
【００３３】
本発明の残りの成分は鉄（Ｆｅ）である。但し、通常の鉄鋼製造過程では原料又は周囲環境から意図しない不純物が不可避に混入する可能性があり、これを排除することはできない。これらの不純物は、通常の鉄鋼製造過程における技術者であれば、だれでも分かるものであるため、それについての全ての内容は本明細書では言及しない。
【００３４】
このとき、上述した合金組成に加えてトランプ元素としてＣｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＰｂのうち１以上を含み、その合計が０．２質量％以下であってもよい。
トランプ元素とは、製鋼工程で原料として用いられるスクラップをはじめとする不純物元素のことで、その合計が０．２％を超えると、薄スラブの表面クラックや熱延鋼板の表面品質を低下させることがある。
【００３５】
また、上述した合金組成を満たすだけでなく、下記関係式１で表されるＣｅｑが０．１０〜０．２４であることが求められる。
関係式１：Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋２Ｐ＋３Ｓ
（上記関係式１における各元素記号は、各元素の含有量を質量％で表した値である。）
上記関係式１は、鋼板の溶接性を確保するための成分関係式であって、本発明では、上記Ｃｅｑ値を０．１０〜０．２４に管理することにより、優れた点溶接性を確保することができ、溶接部に優れた機械的物性を付与することができる。
Ｃｅｑが０．１０未満の場合は、硬度が低く強度を確保することが難しいという問題がある。これに対し、Ｃｅｑが０．２４を超えると、溶接性が低下して溶接部の物性が悪化する可能性がある。
【００３６】
以下、本発明による熱延鋼板の微細組織について詳細に説明する。
本発明による熱延鋼板の微細組織は、面積分率で、フェライトを６０〜９０％、ベイナイトを５〜３５％、及びＭＡ（マルテンサイト／オーステナイト）を５％以下含む。
【００３７】
フェライトの分率が９０％を超えると、目標とする強度を確保することが難しく、６０％未満の場合には、残りのベイナイト及びＭＡ組織分率が高くなり、穴拡げ性を確保することが難しくなり得る。
一方、ベイナイト組織は、強度及び穴拡げ性を共に確保することができる効果的な組織である。ベイナイト分率が５％未満の場合は、上述した効果が不十分となり得る。これに対し、ベイナイト分率が３５％を超えると、強度が非常に高くなって穴拡げ性を確保することが難しくなり得る。
また、ＭＡは、優れた穴拡げ性を確保するためには分率が０％であるとがよいが、強度の確保には有利な組織であるから５％以下に制限することが好ましい。
【００３８】
このとき、上記フェライトの結晶粒は、円相当直径で測定した平均サイズが５μｍ以下であってもよい。
これは、微細結晶粒を有するフェライト組織を確保して、強度及び穴拡げ性を共に確保するためである。上記フェライト結晶粒の大きさが５μｍを超えると、目標とする強度及び穴拡げ性を確保することが難しくなり得る。
【００３９】
一方、本発明の熱延鋼板は、円相当直径で測定した平均サイズが３０ｎｍ以下である（Ｔｉ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）析出物を５〜３０個／μｍ２含むことができる。ここで、（Ｔｉ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）析出物とは、ＴｉＣ、ＮｂＣ、ＴｉＮ、ＮｂＮ及びこれらの複合析出物を含むことを意味する。
【００４０】
上記析出物の大きさが３０ｎｍを超えると、強度を効果的に確保することが難しくなり得る。また、析出物数が５個／μｍ２未満の場合には、目標とする強度を確保することが難しくなり得る。これに対し、析出物数が３０個／μｍ２を超えると、強度の上昇に応じて伸び性及び穴拡げ性が低下し、加工時にクラックが発生することがある。
【００４１】
更に、本発明の熱延鋼板の厚さは、３．０ｍｍｔ以下であってもよい。
即ち、熱延厚物材（３．０ｍｍｔ超過）のみ生産することができる従来のミニミル工程とは異なって、本発明で提示する製造方法によって熱延鋼板を製産する場合、３．０ｍｍｔ以下の厚さで生造することができる。
【００４２】
また、本発明の熱延鋼板は、引張強度が５９０ＭＰａ以上であり、穴拡げ性が８０％以上であり、引張強度の材質ばらつきが１０ＭＰａ以下であることができる。
【００４３】
以下、本発明の他の一側面による材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法について詳細に説明する。
【００４４】
本発明の他の一側面による材質ばらつきが少なく表面品質に優れた高強度熱延鋼板の製造方法は、上述した合金組成を有する溶鋼を厚さ５０〜１５０ｍｍの薄スラブに連続鋳造する段階と、上記連続鋳造された薄スラブのエッジ部の温度が９００〜１０００℃になるように加熱する段階と、上記加熱された薄スラブに冷却水を１５０ｂａｒ以上の圧力で噴射してスケールを除去する段階と、上記スケールが除去された薄スラブを粗圧延してバープレートを得る段階と、上記バープレートを、５０〜１００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第１列及び５０〜２００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第２列を順次通過させてスケールを除去する段階と、上記スケールが除去されたバープレートをＡｒ１〜Ａｒ３の温度範囲で仕上げ圧延して熱延鋼板を得る段階と、上記熱延鋼板を冷却する段階と、上記冷却された熱延鋼板を３００〜５００℃で巻取る段階と、を含み、上記各段階は連続的に行われる。
【００４５】
図２は、本発明による連続鋳造−圧延直結工程を示した図である。
図２は、従来のミニミル工程の問題を解決するために、本発明の連続鋳造−圧延直結工程の例を示したものである。連続鋳造機１００で厚さ５０〜１５０ｍｍの薄スラブａを製造し、加熱機２００でスラブを更に加熱して、エッジ部の温度を９００℃以上に確保することで、エッジ部の欠陥が発生する可能性を下げ、品質を向上させる。また、粗圧延機４００と仕上げ圧延機６００との間にコイルボックスがないので鋼板の連続圧延が可能になり、通板性がよく板破断のおそれが低いため３．０ｍｍｔ以下の薄物の生産が可能である。尚、粗圧延機４００の前段に粗圧延スケールブレーカー３００（Ｒｏｕｇｈｉｎｇ  Ｍｉｌｌ  Ｓｃａｌｅ  Ｂｒｅａｋｅｒ、以下「ＲＳＢ」という）が配置され、且つ仕上げ圧延機６００の前段に仕上げ圧延スケールブレーカー５００（Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  Ｍｉｌｌ  Ｓｃａｌｅ  Ｂｒｅａｋｅｒ、以下「ＦＳＢ」という）が配置されたので、表面スケールの除去が容易になり、後工程の熱延鋼板の酸洗時に表面品質に優れたＰＯ材の生産が可能である。また、連続鋳造−圧延直結工程における仕上げ圧延段階で、１つの鋼板内での圧延速度差が５％以下と等温等速圧延が可能であるため、鋼板の幅方向と長さ方向の温度偏差が顕著に低いから、ＲＯＴ６００（Ｒｕｎ  Ｏｕｔ  Ｔａｂｌｅ、以下、「ランアウトテーブル」という）で精密な冷却制御が可能になり、材質ばらつきに優れた高強度熱延高バーリング鋼を生産することができるようになる。
【００４６】
以下、各段階について詳細に説明する。
連続鋳造段階
上述した合金組成を有する溶鋼を厚さ５０〜１５０ｍｍの薄スラブに連続鋳造する。
このとき、上記連続鋳造の鋳造速度は５．０ｍｐｍ以上であってもよい。
鋳造速度を５．０ｍｐｍ以上にする理由は、本発明では、連続鋳造と圧延過程が連続的に行われるため、目標圧延温度を確保するためには、一定以上の鋳造速度が求められるからである。
【００４７】
加熱段階
上記連続鋳造された薄スラブのエッジ部の温度が９００〜１０００℃になるように加熱する。
上記エッジ部の温度が９００℃未満の場合は、Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）及びＡｌＮ析出物などが多量に生成されて高温延性が低下し、それに応じてエッジクラックの発生可能性が非常に高くなるという問題がある。これに対し、エッジ部の温度が１０００℃を超えると、薄スラブの中心部の温度が高くなって波型スケールが多量に発生し、酸洗後の表面品質が低下する可能性がある。
【００４８】
薄スラブのスケール除去段階
上記加熱された薄スラブに冷却水を１５０ｂａｒ以上の圧力で噴射してスケールを除去する。例えば、粗圧延スケールブレーカーノズルで４０℃以下の冷却水を１５０ｂａｒ以上の圧力で噴射して表面スケールの厚さを３００μｍ以下に除去することができる。
上記圧力が１５０ｂａｒ未満の場合は、薄スラブの表面にスケールが多量に残存し、酸洗後の表面品質が低下する可能性がある。
【００４９】
粗圧延段階
上記スケールが除去された薄スラブを粗圧延してバープレートを得る。
このとき、上記粗圧延は、バープレートの厚さが１０〜４０ｍｍになるように行うことができる。これは、最終の熱延鋼板の厚さを３．０ｍｍｔ以下に確保するためには、粗圧延段階でバープレートの厚さが１０〜４０ｍｍになるように行うことが好ましいからである。
【００５０】
バープレートのスケール除去段階
上記バープレートを、５０〜１００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第１列ノズル及び５０〜２００ｂａｒの圧力で冷却水を噴射する第２列ノズルを順次に通過させてスケールを除去する。例えば、バープレートを仕上げ圧延する前に、仕上げ圧延スケールブレーカーの第１列ノズル及び第２列ノズルを用いて、表面スケールを５０μｍ以下の厚さまで除去することができる。
上記第１列及び第２列ノズルの圧力が５０ｂａｒ未満の場合には、スケール除去が不十分となって仕上げ圧延後の鋼板表面に紡錘形又はうろこ形のスケールが多く生成し、酸洗後の表面品質が低下する可能性がある。これに対し、上記第１列ノズルの圧力が１００ｂａｒを超えるか、又は上記第２列ノズルの圧力が２００ｂａｒを超えると、仕上げ圧延温度が極端に低くなって、有効なオーステナイト分率が得られず、目標とする引張強度を確保することが難しくなり得る。
また、第１列ノズルだけではスケールを十分に除去することが難しく、仕上げ圧延時に製品に致命的な欠陥となる紡錘形スケールが発生することがあるため、上記のように第１列ノズル及び第２列ノズルの両方を用いてスケールを除去することが好ましい。
【００５１】
仕上げ圧延段階
上記スケールが除去されたバープレートを、Ａｒ１〜Ａｒ３の温度範囲で仕上げ圧延して熱延鋼板を得る。即ち、Ａｒ１とＡｒ３変態点の間でオーステナイトとフェライトとの２相圧延を行う。
従来のミニミル工程は、Ａｒ３の直上で行われていたが、本発明では、仕上げ圧延過程で析出物が高分率で形成されるため、低温で微細に析出すべき析出物の分率減少による析出強化効果の減少分を、Ａｒ１〜Ａｒ３の温度範囲で低温圧延することにより結晶粒サイズを減少させて、微細結晶粒による強化効果の増加分で補償する。
即ち、仕上げ圧延過程で加工誘起（Ｓｔｒａｉｎ−ｉｎｄｕｃｅｄ）析出物が多く形成され、結果として、低温で析出する合金元素が減少して強度が低下するが、低温仕上げ圧延することにより、結晶粒の微細化によって強度を上昇させることができる。
従来のミニミル工程では、仕上げ圧延温度が低い時に圧延通板性の問題があるが、本発明による連続鋳造−圧延直結工程では、等温及び等速圧延で圧延するため、圧延通板性などの操業上の問題が発生することなく低温圧延が可能である。
このとき、上記仕上げ圧延は、通板速度が２００〜６００ｍｐｍ、熱延鋼板の厚さが３．０ｍｍｔ以下になるように行うことができる。
【００５２】
冷却及び巻取段階
上記熱延鋼板を冷却した後、３００〜５００℃で巻取る。
これは、巻取温度が３００℃未満の場合には、マルテンサイトが形成される可能性があり、５００℃を超えると、パーライトが形成される可能性があるため、目標とする材質を確保することが難しくなるためである。
このとき、上記冷却は、ＴＦｉｎ３００℃からＴＦｉｎ５０℃の冷却終了温度まで空冷した後、巻取温度まで弱冷却バンクを用いて冷却することができる。上記ＴＦｉｎとは仕上げ圧延終了温度を意味する。
仕上げ圧延された鋼板をＴＦｉｎ３００℃からＴＦｉｎ５０℃の冷却終了温度まで空冷する理由はフェライト変態を促進するためである。冷却終了温度がＴＦｉｎ３００℃未満の場合には、セメンタイトのような炭化物が析出する可能性が高くなり、オーステナイト分率が低くベイナイト変態が少ないため、目標とする材料特性を満たすことができなくなる。これに対し、ＴＦｉｎ５０℃を超えると、フェライト分率が少なくベイナイト変態が過度に促進されて、目標とする穴拡げ性を得ることが難しくなり得る。
【００５３】
本発明は、各段階が連続的に行われるため、上記空冷区間後には弱冷却バンクを用いて冷却することにより、上述した巻取温度で巻取られるように制御することができる。
【００５４】
一方、上記巻取られた熱延鋼板を酸洗処理してＰＯ材を得る段階を更に含むことができる。
本発明では、薄スラブ及びバープレートのスケール除去段階でスケールが十分に除去されているため、通常の酸洗処理でも表面品質に優れたＰＯ材を得ることができる。従って、本発明で用いる酸洗処理は、通常の熱延酸洗工程で用いられる処理方法であれば適用可能であり、特に制限しない。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。但し、下記実施例は本発明を例示して、より詳細に説明するためのものにすぎず、本発明の権利範囲を限定するためのものではないことに留意する必要がある。本発明の権利範囲は特許請求の範囲に記載された事項と、それから合理的に類推される事項により決定されるものであるからである。
【００５６】
下記表１に示した成分組成を有する溶鋼を用意した。
【００５７】
発明例１〜３及び比較例１、２の場合、表２に記載した製造条件を適用して連続鋳造−圧延直結工程において、連続圧延モードで厚さ２．０ｍｍｔの熱延鋼板を製造した。一方、表２におけるＡｒ３温度は、市販の熱力学ソフトであるＪｍａｔＰｒｏ  Ｖ−８を用いて計算した値である。
比較例３及び従来例の場合、表２に記載した製造条件を適用して従来のミニミル工程においてバッチモードで厚さ３．２ｍｍｔの熱延鋼板を製造した。
【００５８】
製造された熱延鋼板を酸洗処理してＰＯ材を得た後、引張強度、材質ばらつき、穴拡げ性、及び表面品質を測定して下記表３に記載した。
【００５９】
引張強度及び穴拡げ性（延伸フランジ性）はＪＩＳ  ５号試験片を幅ｗ／４地点において圧延直角方向に採取して測定した値であり、材質ばらつきはコイルの長さ方向及び幅方向に測定した引張強度値のうち最大値から最小値を引いた値を示したものである。穴拡げ性は直径１０．８ｍｍで打孔した後、コーンで押し上げて円周部分にクラックが発生する直前まで拡張した穴の直径を最初の直径（１０．８ｍｍ）で百分率計算した値である。
【００６０】
ＰＯ材の表面品質は、先端部、中央部、尾端部に分けて評価し、その基準は下記のとおりである。
先端部：コイルヘッド（Ｈｅａｄ）〜１００ｍの間
中央部：コイルセンター基準±５０ｍの間
尾端部：コイルテール（Ｔａｉｌ）〜１００ｍの間
○：平均表面粗さが３μｍ以下、光沢度平均偏差が２０％以下
×：平均表面粗さが３μｍ超過、光沢度平均偏差が２０％超過
【００６１】
【表１】
2019527774.tif 000003
【００６２】
【表２】
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【００６３】
【表３】
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【００６４】
本発明で提示した条件をすべて満たす発明例は、いずれも、目標とする引張強度（５９０ＭＰａ級）及び穴拡げ率（８０％以上）を満たしており、ＰＯ材の表面品質も先端部、中央部、及び尾端部全体にわたって優れていることが分かる。
また、発明例の材質ばらつき（△ＴＳ、ＭＰａ）は、１０ＭＰａ以下と従来のミニミル工程を適用した比較例３及び従来例よりも優れていることが分かる。
これに対し、比較例１〜３は、本発明で提示したＲＳＢ又はＦＳＢ圧力を満たしておらず、表面品質が劣っていることが確認できる。
【００６５】
図３は、発明例１のＰＯ材のコイル先端部の表面を撮影した写真であり、図４は、比較例３のＰＯ材のコイル先端部の表面を撮影した写真である。上記結果から、連続圧延モードで製造された発明例１は表面品質に優れているが、バッチモードで製造された比較例３は、表面品質が劣っていることが分かる。バッチモードで製造されたＰＯ材のコイルにおいて先端部の品質が劣っている理由は、熱延材の製造時にバープレートがコイルボックスに巻かれて温度が低下し、スケール剥離性がよくないためである。上記の理由によって不良処理されるコイルは、コイル当たり平均５０〜１００ｍであり、その結果、平均実収率が８５％未満となって連続鋳造−圧延直結工程において連続圧延モードで製造された鋼板（実収率９８％）に比べて非常に劣っている。従って、材質ばらつき、表面品質、及び実収率に優れた５９０ＭＰａ級の薄物高強度熱延鋼板を製造するためには連続鋳造−圧延直結工程において連続圧延モードで製造することが好ましい。
【００６６】
一方、図５は、仕上げ圧延温度がＡｒ３以下の７５２℃で製造された発明例１の微細組織であり、図６は、Ａｒ３超過の８５７℃で製造された比較例３の微細組織である。組織上の白色はフェライト組織であり、黒色はベイナイト又はＭＡ組織である。
【００６７】
発明例１（連続モード）のフェライト結晶粒サイズは２．６５μｍであり、比較例３（バッチモード）のフェライト結晶粒サイズは５．１μｍである。ここで、結晶粒サイズは、光学顕微鏡を用いて１０００倍率で１０ヶ所の組織写真をランダムに撮影した後、イメージプロプラス（Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓ）ソフトウェアを用いて円相当直径で測定した平均粒サイズである。この結果から、連続圧延モードで、仕上げ圧延温度Ａｒ３以下で圧延すると、フェライト結晶粒サイズが超微細化することが分かる。これにより、材質ばらつき及び穴拡げ性に優れていると判断される。
【００６８】
図７は、発明例１の微細組織を透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）で撮影した写真である。
図７に示すように、フェライト基地組織内に微細な（Ｔｉ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）などの析出物が均一に分布していることが分かる。析出物の平均サイズは１７ｎｍであり、平均析出物数は１６個／μｍ２である。ここで、析出物数は、カーボンレプリカ法でサンプルを作成し、ＴＥＭを用いて５０，０００倍率で撮影した組織写真において１μｍ×１μｍの正方形内に存在する析出物数を測定し、ランダムに５０個所を測定した結果の平均値である。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００７０】
１０    連続鋳造機
２０    粗圧延機
３０    加熱手段
４０    コイルボックス
５０    仕上げ圧延機
６０    ランアウトテーブル
７０    巻取機
ａ    スラブ
ｂ    コイル
１００    連続鋳造機
２００    加熱機
３００    ＲＳＢ
４００    粗圧延機
５００    ＦＳＢ
６００    仕上げ圧延機
７００  ランアウトテーブル
８００  高速せん断機
９００  巻取機
【図１】
2019527774.tif 000006
【図２】
2019527774.tif 000007
【図３】
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【図４】
2019527774.tif 000009
【図５】
2019527774.tif 000010
【図６】
2019527774.tif 000011
【図７】
2019527774.tif 000012
【国際調査報告】
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2019527774.tif 000014
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